非定常熱伝導とは？
物体の温度が時間とともに変化する現象を「非定常熱伝導」と呼びます。
ホットプレートの上に角材を置いたとき、すぐには全体が温まらず、底面から徐々に熱が伝わっていく ― まさにそれが非定常伝熱の代表例です。
今回のシミュレーションツールについて
以下のツールでは、ホットプレート上に置いた角材（木・金属・プラスチックなど）の温度分布の時間変化を1次元モデルで計算します。
入力するのは厚さや温度などの基本条件だけ。材質を選ぶと熱伝導率・比熱・密度を自動設定します。
手動入力も可能なので、独自の材料データにも対応しています。
🔧 1次元非定常熱伝導ツール
理論背景（ざっくり解説）
◆ 基礎式
このシミュレーションは、熱伝導方程式の1次元非定常形に基づいています。
\({\partial t} = \alpha \frac{\partial^2 T}{\partial x^2}\)
ここで
- T：温度 [K]
- t：時間 [s]
- \(\alpha = \frac{k}{\rho c}\)：熱拡散率 [m²/s]
- k：熱伝導率
- \(\rho \)：密度
- c：比熱
◆ 数値解法
式を差分化して、時間ごとの温度を計算しています。
安定条件\(r = \alpha \Delta t / \Delta x^2 < 0.5\) を満たすように、Δtは自動で調整されます。
🔶 使い方
- 「角材の厚さ」や「ホットプレート温度」を入力
- 材質を選択（または手動で物性値を入力）
- 「計算開始」を押す
- 中央温度・反対側温度が時間とともにどう変化するかをグラフで確認
🔶 結果の見方
- 赤線：下端の温度
- 緑線：中央の温度
- 青線：反対側の端の温度
材質によって熱伝わり方が大きく異なります。
たとえばアルミや銅はすぐに全体が温まり、木やプラスチックは時間がかかります。
🔶 まとめ
- 非定常熱伝導は時間依存の熱の伝わり方を扱う重要な現象。
- 今回のツールで、材質・厚さ・境界温度による温度応答の違いを可視化できます。
- 手動入力機能で、研究材料や特殊素材にも対応可能です。